Question

【題目】如圖所示，凵型光滑金屬導(dǎo)軌水平放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T，導(dǎo)軌足夠長且間距L=lm，其中ab段電阻R1=4Ω，其余電阻忽略不計。質(zhì)量m=2kg、長度L=lm、電阻R2=lΩ的導(dǎo)體棒cd靜止在導(dǎo)軌上，現(xiàn)對cd施加水平向右的拉力使其以a=2m/s2做勻加速直線運(yùn)動，4s末撤去拉力,cd始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好。求：

（1）cd棒運(yùn)動過程中受到安培力的最大值；

（2）撤去拉力后ab上產(chǎn)生的熱量。

Answer 1

【答案】（1）F=6.4N（2）Qab=51.2J

【解析】試題分析：（1）由cd棒受力得到運(yùn)動狀態(tài)，進(jìn)而得到最大速度，由此得到安培力的最大值；（2）由動能定理得到整個回路的發(fā)熱量，再通過串聯(lián)電路焦耳定律得到ab的產(chǎn)熱量．

（1）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動規(guī)律

cd導(dǎo)體棒的感應(yīng)電動勢為

根據(jù)閉合回路歐姆定律可得

4s末cd所受安培力最大

解得：F=6.4N

（2）撤去拉力時cd棒的速度為

由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，電路產(chǎn)生的總電能為

ab上產(chǎn)生的熱量

得